エ藝設(shè)備選型河南大學(xué)濮陽工學(xué)院

華龍隊參賽成員:呂向陽I徐靜宇I(lǐng)呂潔I何碧嬌I袁鑫指導(dǎo)老師:原超毅I石賢舉I楊河峰I郭立鵬I袁珍珍目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章總述 1\o"CurrentDocument"過程設(shè)備的基本要求 11土11 'TFJIJ 1\o"CurrentDocument"過程設(shè)備設(shè)計與選型的主要內(nèi)容 1\o"CurrentDocument"第二章 塔設(shè)備設(shè)計 3\o"CurrentDocument"塔設(shè)計依據(jù) 3\o"CurrentDocument"塔設(shè)備設(shè)計要求 3\o"CurrentDocument"塔設(shè)備選型原則 3\o"CurrentDocument"塔類型的選擇 4\o"CurrentDocument"影響因素 5\o"CurrentDocument"板式塔的具體選擇 6\o"CurrentDocument"填料塔的具體選擇 6\o"CurrentDocument"塔型的結(jié)構(gòu)與選擇 8\o"CurrentDocument"塔設(shè)備選型方法. 8\o"CurrentDocument"塔設(shè)備具體選擇結(jié)果 8\o"CurrentDocument"塔設(shè)備設(shè)計條件 9\o"CurrentDocument"塔設(shè)備設(shè)計條件 12\o"CurrentDocument"塔型的選擇. 12\o"CurrentDocument"水力學(xué)參數(shù). 12\o"CurrentDocument"エ乙尺寸概算 13\o"CurrentDocument"塔結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 18\o"CurrentDocument"塔的尺寸 18\o"CurrentDocument"內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與尺寸 21\o"CurrentDocument"開孔方位及尺寸. 25\o"CurrentDocument"塔水力學(xué)校核 25\o"CurrentDocument"塔設(shè)備設(shè)計結(jié)果 58\o"CurrentDocument"塔設(shè)備條件圖 60\o"CurrentDocument"第三章 反應(yīng)器設(shè)計 61\o"CurrentDocument"反應(yīng)器簡介 61\o"CurrentDocument"反應(yīng)器設(shè)計的基本簡介 61\o"CurrentDocument"反心崙設(shè)計基本方程. 61\o"CurrentDocument"反應(yīng)器設(shè)計要求 62\o"CurrentDocument"反應(yīng)器分類 62\o"CurrentDocument"固定床反應(yīng)器 62〃1しル,.ワヽ,/）乙ハレ廳ケ 64力z^ 65攵^.]^_口告的^^}^ 66ZX應(yīng)箱設(shè)計條件 67\o"CurrentDocument"反應(yīng)器選型. 67\o"CurrentDocument"催化劑選擇. 68\o"CurrentDocument"反應(yīng)器設(shè)計條件確疋. 69\o"CurrentDocument"反應(yīng)方程 72\o"CurrentDocument"反應(yīng)機理 72區(qū)皮而計算不例. 74\o"CurrentDocument"殼程換熱設(shè)計 78\o"CurrentDocument"反應(yīng)器接負(fù)尺寸. 80\o"CurrentDocument"裙座設(shè)計 81\o"CurrentDocument"管板與元體連接. 81\o"CurrentDocument"反應(yīng)器設(shè)計結(jié)果匯總 82\o"CurrentDocument"反應(yīng)器強度校核結(jié)果 84\o"CurrentDocument"設(shè)備條件圖 96\o"CurrentDocument"第四章 換熱器選型 97\o"CurrentDocument"換熱而設(shè)計依據(jù) 97\o"CurrentDocument"換熱器簡介 97\o"CurrentDocument"換熱器選型原則 98\o"CurrentDocument"管殼式換熱器的分類. 99換熱器型お表不カ法. 99\o"CurrentDocument"エ藝條件選擇 99\o"CurrentDocument"換熱器類型選擇. 101\o"CurrentDocument"換熱器設(shè)計條件 104\o"CurrentDocument"換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計及強度計算 105\o"CurrentDocument"換熱器選型ー覽表 112ハ、、后吉弓蟲^^ 115\o"CurrentDocument"設(shè)備條件圖 149\o"CurrentDocument"第五章 泵選型 150\o"CurrentDocument"5.! 概述 150\o"CurrentDocument"選型原貝リ 150\o"CurrentDocument"各類泵的性能參數(shù) 150\o"CurrentDocument"典型化工用泵特點和選用要求 151\o"CurrentDocument"泵選型 152\o"CurrentDocument"P1O1選型 152\o"CurrentDocument"泵選型結(jié)果 156\o"CurrentDocument"第六章 壓縮機的選型 158\o"CurrentDocument"選型依據(jù) 158\o"CurrentDocument"壓縮機類型及特點 158\o"CurrentDocument"選型原貝リ 159\o"CurrentDocument"C202選型 160\o"CurrentDocument"壓縮機選型ー覽表 161\o"CurrentDocument"第七章 儲罐選型設(shè)計 162\o"CurrentDocument"儲罐選型依據(jù) 162\o"CurrentDocument"儲罐分類 162\o"CurrentDocument"儲罐選型原則 162\o"CurrentDocument"立式平底筒形儲罐的選型方法 162\o"CurrentDocument"儲罐材料選則 163儲^^各?￡、的^^^^ 163VAC合成エ段儲罐 164附酸儲罐V101 164\o"CurrentDocument"乙烯儲罐V103 164\o"CurrentDocument"儲罐選型ー覽表. 165年戸1。石電VAC明0工名也殺住型第一章總述過程設(shè)備的基本要求過程設(shè)備最基本的要求是滿足安全性與經(jīng)濟(jì)性,安全是核心,在充分保證安全的前提下盡可能做到經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)性包括經(jīng)濟(jì)的制造過程,經(jīng)濟(jì)的安裝、使用與維護(hù)，設(shè)備的長期安全運行本身就是最大的經(jīng)濟(jì)。在滿足工藝要求的前提下,為了確保安全與經(jīng)濟(jì),過程設(shè)備應(yīng)滿足以下基本要求。首先,結(jié)構(gòu)合理，安全可靠。過程設(shè)備上所有部件都必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性,可靠的密封性和一定的耐久性。其次,設(shè)備必須具有先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是衡量過程設(shè)備優(yōu)劣的重要參數(shù)。再次,運轉(zhuǎn)性能好，操作簡單，運轉(zhuǎn)方便;最后，還要具有優(yōu)良的環(huán)境性能。上述要求很難全部滿足,設(shè)計選用時應(yīng)針對具體問題具體分析,滿足主要要求，兼顧次要要求。過程設(shè)備設(shè)計的作用設(shè)備エ藝設(shè)計是工程設(shè)計的基礎(chǔ)。化工設(shè)備從エ藝設(shè)計的角度可以分為兩類:ー類是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或定型設(shè)備，是成批、成系列生產(chǎn)的設(shè)備,并可以從廠家的產(chǎn)品目錄或手冊中查到其規(guī)格及型號，可直接從設(shè)備生產(chǎn)廠家購買;另ー類是非標(biāo)設(shè)備或稱非定型設(shè)備，是根據(jù)エ藝要求、通過エ藝計算及設(shè)備專業(yè)設(shè)計人員設(shè)計、需要專門設(shè)計的特殊設(shè)備,然后由有資格的廠家制造。過程設(shè)備設(shè)計與選型的主要內(nèi)容(1)確定單元操作所用設(shè)備的類型。這項工作應(yīng)與工藝流程設(shè)計結(jié)合起來進(jìn)行。(2)確定設(shè)備的材質(zhì)。根據(jù)工藝操作條件(溫度、壓カ、介質(zhì)的性質(zhì))和對設(shè)備的エ藝要求確定符合要求的設(shè)備材質(zhì)。這項工作應(yīng)與設(shè)備設(shè)計專業(yè)人員共同完成。(3)確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)。設(shè)備的設(shè)計參數(shù)是由工藝流程設(shè)計、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的エ藝計算多項工作得到的。對不同的設(shè)備,它們有不同的設(shè)計參數(shù)。(4)對塔設(shè)備,需要確定進(jìn)出口物料的流量、組成、溫度、壓カ塔徑與塔的材質(zhì)、填料類型與填料高度或塔板類型與塔板數(shù)等,對于精儲塔還要確定塔頂冷凝器和塔底再沸器的熱負(fù)荷、換熱流體的種類等;對換熱器,則需要知道熱負(fù)荷、換熱面積、；冷熱流體的種類及流量。(5)確定定型設(shè)備(即標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備)的型號或牌號以及數(shù)量。定型設(shè)備是ー些加工廠成批、成系列生產(chǎn)的設(shè)備，即那些可以直接向生產(chǎn)廠家訂貨或購買的現(xiàn)成設(shè)備。(6)對已有標(biāo)準(zhǔn)圖紙的設(shè)備，確定標(biāo)準(zhǔn)圖的圖號和型號。隨著中國化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn),有些本來用于非標(biāo)設(shè)備的化工裝置,已逐步走向系列化、定型化。這些設(shè)備包括換熱器系列、容器系列、搪玻璃設(shè)備系列以及圓泡罩、F1型浮閥和浮閥塔塔盤系列等,它們已經(jīng)有了國家標(biāo)準(zhǔn)。(7)對非標(biāo)設(shè)備,向化工設(shè)備專業(yè)設(shè)計人員提出設(shè)計條件和設(shè)備草圖,明確設(shè)備的型式、材質(zhì)、基本設(shè)計參數(shù)、管口、維修安裝要求、支承要求及其他要求(如防爆ロ、人孔、手孔、卸料口、液面計接口等)。(8)編制工藝設(shè)備一覽表。在初步設(shè)計階段,根據(jù)設(shè)備エ藝設(shè)計的結(jié)果,編制工藝設(shè)備ー覽表,可按非定型工藝設(shè)備和定型工藝設(shè)備兩類編制。初步設(shè)計階段的工藝設(shè)備一覽表作為設(shè)計說明書的組成部分提供給有關(guān)部門進(jìn)行設(shè)計審查。第二章塔設(shè)備設(shè)計塔設(shè)計依據(jù)表2-1塔設(shè)計依據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定》HG/T20643-2012《鋼制化工容器強度計算規(guī)定》20582-2011《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定》20583-2011《石油化工塔型設(shè)備設(shè)計規(guī)范》SH3030-2009《鋼制壓カ容器》GB150-2011《鋼制塔制容器》JB/T4710-2005塔設(shè)備設(shè)計要求(1)塔設(shè)備主要用于傳質(zhì)過程,因此首先必須使氣液兩相充分接觸,以獲得較髙的傳質(zhì)效率;同時還應(yīng)保證塔設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。為了滿足エ業(yè)生產(chǎn)的需求,塔設(shè)備應(yīng)滿足以下基本要求:(2)氣液兩相充分接觸,相際傳熱面積大;(3)生產(chǎn)能力大,即氣液相處理能力大;在較大的氣(汽)液流速下,仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。(4)操作穩(wěn)定,彈性大；(5)流體流動阻カ小,流體通過塔設(shè)備的壓カ降??；(6)結(jié)構(gòu)簡單、耗用材料少,制造與安裝容易;(7)耐腐蝕和不易堵塞,方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。塔設(shè)備選型原則(1)生產(chǎn)能力大,彈性好。隨著化工裝置大型化,生產(chǎn)能力要求盡量地大,而根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，工藝流程中精館往往是限制環(huán)節(jié)。很多精徳塔設(shè)計中考慮諸如造價、結(jié)構(gòu)或壓降、分離效率等因素較多,而常常未將塔的操作彈性放在重要位置,從而造成投產(chǎn)后設(shè)備不大適應(yīng)エ藝條件和生產(chǎn)能力的較大波動。(2)滿足工藝要求,分離效率高。エ藝上要分離的液體有很多特殊要求,如沸點低、難分離、有腐蝕性、有污垢物等,對塔型要慎重選擇。（3）運轉(zhuǎn)可靠性高,操作、維修方便。（4）結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,造價較低。（5）塔壓降小。對于真空塔或者要求塔壓降低的塔來說，壓降小的意義更為明顯。（6）通常選擇塔型未必能滿足所有的原則,應(yīng)抓住主要矛盾,最大限度滿足工藝要求。塔類型的選擇工業(yè)上使用的塔類型主要是填料塔和板式塔兩種,如何從中選取ー個合適的類型有很多方面需要考慮,很難簡單的進(jìn)行判斷?？紤]操作性能和成本費用,兩種塔可以進(jìn)行如下比較:表2-2 填料塔和板式塔的比較項目填料塔板式塔塔徑適宜于大小塔徑的塔,但對大塔要解決液體再分布的問題一般推薦使用塔徑大于800mm的大塔壓カ降壓カ較小,較適于要求壓カ降小的場合壓カ降一般比填料塔大空塔氣速空塔氣速較大空塔氣速大塔效率分離效率高，塔徑1.5m以下效率高，隨著塔徑增大，效率常會下降效率較穩(wěn)定,大塔板效率比小塔板有所提高液氣比對液體噴淋量有一定要求適用范圍較大持液量較小較大安裝檢修較困難較容易材料可用非金屬耐腐蝕材料一般用金屬材料造價直徑800mm以下，一般比板式塔便宜，直徑增大，造價顯著增加直徑大時一般比填料塔造價低重量較重較輕類型選擇時需要考慮多方面的因素,如物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的性能,以及塔的制造、安裝、運轉(zhuǎn)和維修等。對于真空精館和常壓精鐳,通常填料塔塔效率優(yōu)于板式塔,應(yīng)優(yōu)先考慮選用填料塔,其原因在于填料充分利用了塔內(nèi)空間,提供的傳質(zhì)面積很大,使得汽液兩相能夠充分接觸傳質(zhì)。面對于加壓精儲,若沒有特殊情況,一般不采用填料塔。這是因為填料塔的投資大,耐波動能力差。同樣,吸收過程也分為液膜控制、氣膜控制和介于兩者之間的共同控制吸收三種類型。氣膜控制的吸收與真空精儲相似,應(yīng)優(yōu)先考慮選用高效規(guī)整填料塔;液膜控制的吸收與加壓精儲相似,往往選用板式塔或汽液湍動大、持液量高的散裝填料塔;介于兩者之間的,宜采用比表面積大、持液量高、液相湍動大的填料塔,一般多采用散裝填料塔。影響因素.1.1與物性有關(guān)的因素(1)易起泡的物系,如處理量不大時,以選用填料塔為宜。因為填料能使泡沫破裂,在板式塔中則易引起液泛。(2)具有腐蝕性的介質(zhì),可選用填料塔。如必須用板式塔，宜選用結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜的篩板塔盤、穿流式塔盤或舌形塔盤,以便及時更換。(3)具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應(yīng)選用壓カ降較小的塔型。(4)粘性較大的物系,可以選用大尺寸填料。板式塔的傳質(zhì)效率太差。(5)含有懸浮物的物料,應(yīng)選擇液流通道大的塔型,以板式塔為宜。(6)操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng),用板式塔為宜。.1.2與操作條件有關(guān)的因素(1)若氣相傳質(zhì)阻カ大,宜采用填料塔。(2)大的液體負(fù)荷,可選用填料塔。(3)液氣比波動的適應(yīng)性,板式塔優(yōu)于填料塔。(4)操作彈性,板式塔較填料塔大,其中以浮閥塔最大,泡罩塔次之。.1.3其他因素(1)對于多數(shù)情況，塔徑大于800mm的，宜用板式塔，小于800mm時,則可用填料塔。但也有例外,鮑爾環(huán)及某些新型填料在大塔中的使用效果可優(yōu)于板式塔。一般填料塔比板式塔重。(3)大塔以板式塔造價較廉。(4)填料塔用于吸收和解吸過程,可以達(dá)到很好的傳質(zhì)效果，它具有通量大、阻カ小、傳質(zhì)效率高等性能。因此實際過程中,吸收、解吸和氣體洗滌過程絕大多數(shù)都使用填料塔。下面分別對填料塔與板式塔進(jìn)行具體介紹。2.4.2板式塔的具體選擇板式塔的設(shè)計主要是選擇塔型、選擇流體流動形式、操作狀態(tài)ーー鼓泡或噴射態(tài)等。板式塔一般認(rèn)為用于大型塔是經(jīng)濟(jì)合理的,比一般填料塔具有效率高和能力大的優(yōu)點。塔板種類:根據(jù)塔板上氣、液兩相的相對流動狀態(tài),板式塔分為穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不穩(wěn)定,很少使用。各種塔盤性能比較:工業(yè)上需分離的物料及其操作條件多種多樣,為了適應(yīng)各種不同的操作要求,迄今已開發(fā)和使用的塔板類型繁多。這些塔板各有各的特點和使用體系,現(xiàn)將幾種主要塔板的性能比較。表2-3主要塔板性能量化比較塔板類型生產(chǎn)能力塔板效率操作彈性壓降結(jié)構(gòu)成本泡罩板1.01.051復(fù)雜1浮閥板1.2-131.1-1.290.6一般0.7-0.9篩板1.2-1.41.130.5簡單0.4-0.5舌型板1.3-1.51.130.8簡單0.5-0.6對于普通分儲塔來說,長期以來最常用的塔盤是F1型浮閥塔盤。其基本原理是讓汽相沿塔盤橫向流過泡沫層,造成強烈的汽液混合,從而在兩相之間產(chǎn)生良好的傳熱傳質(zhì)過程。但是浮閥塔盤的制造成本相對較高,過去往往采用單個面積較大的浮閥。大浮閥的使用使得流過單一浮閥的氣速截面積過大,汽相接觸的比表面積降低,反過來會影響傳質(zhì)效率。填料塔的具體選擇填料是填料塔的核心元件,它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)與換熱的表面,與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性能。目前,填料的開發(fā)與應(yīng)用仍沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方向進(jìn)行,常用填料的分類情況列于下表:表2-4常用填料的分類與名稱填料類型 填料名稱散裝填料環(huán)形拉西環(huán)形拉西環(huán),十字環(huán),內(nèi)螺旋環(huán)開孔環(huán)形鮑爾環(huán),改進(jìn)型鮑爾環(huán),階梯環(huán)

鞍形弧鞍形,矩鞍形，改進(jìn)矩鞍形環(huán)鞍形金屬環(huán)矩鞍形,金屬雙弧形，納特環(huán)其他新型塑料球形，花環(huán)形，麥勒環(huán)形規(guī)整填波紋型垂直波紋型網(wǎng)波紋型，板波紋型料水平波紋型Spraypak?Panapak非波紋型珊格形GlitschGrid板片形壓延金屬板,多孔金屬板繞圈形古德洛形,Hyperfil表2-5九種常用填料的性能對比填料名稱評估值評價排序絲網(wǎng)波紋填料0.86很好1孔板波紋填料0.61相當(dāng)好2金屬Intalox0.59相當(dāng)好3金屬鞍形環(huán)0.57相當(dāng)好4金屬階梯環(huán)0.53一般好5金屬鮑爾環(huán)0.51一般好6瓷Intalox0.41較好7瓷鞍形環(huán)0.38略好8瓷拉西環(huán)0.36略好9而目前,我國塔盤的研究進(jìn)展迅速,技術(shù)創(chuàng)新成果卓越。而蘇爾壽公司生產(chǎn)的Mellapak是板波紋填料的代表,其結(jié)構(gòu)特征是:板波填料的波紋片上有若干壓延小孔,孔刺向外突出,能起毛細(xì)管的作用,有利于填料的濕潤與液體的均布。波紋片上打有若干的小孔起壓カ均衡作用，有利于汽液的均勻分布。它與網(wǎng)波填料相比,造價低,具有較強的抗污能力,與散堆填料相比,有更好的操作性能。表2?6Mellapak系列技術(shù)數(shù)據(jù)表Mellapak250.X250.Y170.X170.YSpecificsurfacearea250m2/m3250m2/m3170m2/m3170m2/m3Elementheight(approx)500mm400mm500mm800mmSurfacestructuresmoothMaterialthickness0.5to2mmMaterialCeramic,plastic,stainlesssteel對于本廠區(qū)使用的填料塔,我們使用性能更為優(yōu)異的250X、170Y型波紋板填料。塔型的結(jié)構(gòu)與選擇塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)均包括:塔體、內(nèi)件、支座及附件。塔體是典型的高大直立容器,多由筒節(jié)、封頭組成。當(dāng)塔體直徑大于800mm時,各塔節(jié)焊接成一個整體;直徑小的塔多分段制造,然后再用法蘭連接起來。內(nèi)件是物料進(jìn)行エ藝過程的地方,由塔盤或填料支承等件組成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔,各種接管、平臺、扶梯、吊柱等。塔設(shè)備選型方法塔內(nèi)參數(shù)由多方面決定,尤其與エ藝參數(shù)有著密切的關(guān)系。所以在設(shè)備選型中本著“兩個標(biāo)準(zhǔn)，四個軟件”的選型方法進(jìn)行選型。表2-7 塔設(shè)備選型方法項目工具來源作用兩個標(biāo)準(zhǔn)化工設(shè)備設(shè)計全書—塔設(shè)備設(shè)計化學(xué)工業(yè)部設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站主編（2002年）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化エエ藝設(shè)計手冊中國石化集團(tuán)上海有限公司主編（2003年）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)四個軟件AspenPlusV8.4AspenTech公司開發(fā)模擬水力學(xué)參數(shù)及選型結(jié)果核算CUP-TOWER中國石油大學(xué)開發(fā)塔水力學(xué)校核SW6-2011全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站塔機械強度設(shè)計與校核KG-TOWERkoch-glitsch板式塔水力學(xué)校核塔設(shè)備具體選擇結(jié)果綜合塔型的選擇原則,考慮到各塔的操作壓カ、操作溫度、處理負(fù)荷、物料性質(zhì)、前后設(shè)備的具體情況以及工業(yè)上的經(jīng)驗等,最終確定各塔的類型如表所示:

表2-8塔設(shè)備初選結(jié)果設(shè)備位號設(shè)備名稱選擇類型T101醋酸蒸發(fā)塔浮閥塔T201醋酸精徳塔填料塔T202醋酸乙烯精儲塔填料塔T203醋酸乙烯精儲塔填料塔T301醋酸噴淋塔填料塔T302CO2吸收塔填料塔T3O3CO2解析塔填料塔塔設(shè)備設(shè)計條件本次塔設(shè)備選型設(shè)計需要對本廠區(qū)使用的7個塔進(jìn)行選型設(shè)計,并且選擇T202醋酸乙烯精徳塔進(jìn)行詳細(xì)說明。根據(jù)Aspenエ藝計算結(jié)果得到エ藝優(yōu)化參數(shù)如下:表2-9T202醋酸乙烯精儲塔設(shè)計參數(shù)參數(shù)數(shù)值設(shè)計壓カ0.132Mpa設(shè)計溫度85℃理論板數(shù)30塊進(jìn)料板位置第6塊摩爾回流比2.4塔頂采出比0.412進(jìn)料流量13818.8Kg/h表2-10 T202主要介質(zhì)、組成StageC2H402CH3COOHVAcH2OCO2C3H4OC3H6O2C4H8O2CH3CHOC2H610.3602868.97E-063.59E-I20.3782920.2249480.0236530.0016410.0067022.86E-050.0039820.0004620.1109872.65E-066.01E-110.6578950.2102970.0072780.0019130.0092437.07E-050.0021680.00014530.101962.52E-063.77E-100.7751290.1052210.006690.001540.0077159.95E-050.0015120.00013140.100162.48E-061.81E-090.8069440.0775170.0065720.0012180.0059890.0001170.0013520.00012850.0997312.47E-068.I5E-090.8137050.0724710.0065440.0010380.0049350.000130.0013160.00012860.0154183.81E-O84.01E-080.8996270.0765220.0010850.0010370.0048140.0001580.0013093.O2E-O570.0001745.81E-114.49E-080.9767850.0173721.12E-050.0008620.004250.0001740.0003725.25E-0781.83E-068.41E-144.58E-080.9921670.0034511.08E-070.0006650.0034380.0001779.95E-058.49E-0991.90E-081.20E-164.60E-080.9958850.0006681.02E-090.0005060.0027360.0001782.63E-05I.36E-10101.96E-10I.72E-I94.61E-080.9971320.0001299.69E-120.0003840.002)690.0001796.95E-062.16E-I2112.03E-122.46E-224.61E-080.9977862.47E-059.15E-140.0002910.0017170.0001791.83E-063.43E-14122.10E-143.51E-254.61E-080.9982364.74E-068.64E-160.0002210.0013590.0001794.84E-075.45E-16132.17E-165.O1E-284.62E-080.9985789.10E-078.15E-180.0001670.0010740.0001791.28E-078.67E-18142.25E-187.15E-314.62E-080.9988451.74E-077.69E-200.0001270.0008490.0001793.36E-O81.38E-I9152.32E-201.02E-334.62E-080.9990553.34E-087.26E-229.57E-050.000670.0001798.86E-092.19E-21162.40E-221.46E-364.62E-080.999226.41E-096.85E-247.24E-050.0005280.0001792.34E-093.48E-23172.48E-242.08E-394.62E-080.999351.23E-096.47E-265.47E-050.0004160.0001796.15E-105.52E-25182.56E-262.97E-424.62E-080.9994522.35E-106.10E-284.12E-050.0003270.000181.62E-108.77E-27192.65E-284.23E-454.62E-080.9995324.5IE-115.76E-303.11E-050.0002570.000184.27E-11I.39E-28202.74E-306.04E-484.62E-080.9995958.63E-125.43E-322.34E-050.0002010.000181.13E-112.21E-30212.83E-328.62E-514.62E-080.9996451.65E-125.12E-341.75E-O50.0001570.000182.97E-123.52E-32222.93E-34I.23E-534.62E-080.9996833.17E-134.83E-361.31E-O50.0001220.0001817.82E-135.59E-34233.02E-361.76E-564.62E-080.9997136.06E-144.56E-389.78E-069.47E-050.0001822.06E-138.88E-36243.13E-382.51E-594.62E-080.9997361.16E-144.30E-407.24E-067.28E-050.0001845.43E-141.41E-37253.23E-403.58E-624.62E-080.9997532.22E-154.06E-425.32E-065.55E-050.0001861.43E-142.24E-39263.34E-425.10E-654.63E-080.9997644.26E-163.83E-443.86E-064.I8E-050.000193.76E-153.56E-41273.45E-447.28E-684.66E-080.999778.15E-173.61E-462.76E-063.09E-050.0001969.91E-165.65E-43283.56E-46I.04E-704.86E-080.999771.56E-173.41E-481.93E-062.23E-050.0002062.60E-168.98E-45293.68E-481.48E-736.17E-080.9997612.95E-183.21E-5O1.29E-061.55E-050.0002226.73E-171.43E-46303.8OE-5O2.12E-761.45E-070.9997435.38E-193.O2E-528.14E-071.0IE-050.0002461.66E-172.26E-48II塔設(shè)備設(shè)計條件塔型的選擇由以上比較,綜合考慮塔板的效率、分離效果和設(shè)備的成本、維修等,我們初步選擇規(guī)整填料塔,填料為MELLAPAK250X查詢填料手冊可知,該類型塔板的特性總結(jié)如表所示:表2-11M250X規(guī)整填料的特性數(shù)據(jù)填料型號填料規(guī)格填料表面材質(zhì)比表面積波紋傾角Mellapak250X金屬薄片不銹鋼250m2/m330°水力直徑空隙率峰高金屬板片厚度密度填料因子15mm98.9%12.5mm0.2mm200m3/kg3.28m-1持液量參數(shù)載點因子泛點因子每米填料理論板數(shù)等板高度43.973.1572.4642.00.5水力學(xué)參數(shù)提取Aspenplus各塔板上的物性參數(shù),選取塔板上氣液相負(fù)荷最大的第6塊塔板進(jìn)行手工計算和校核,并用Aspenplus進(jìn)行塔的設(shè)計和校核,通過比較來檢查計算的正確性。表2-12T-202第21塊塔板物性參數(shù)StageTemperatureliquidfrom/℃Temperaturevaporto/℃Massflowliquidfrom/(kg/hr)Massflowvaporto/(kg/hr)677.876480.1064335996.7226091.09Volumeflowliquidfrom/(m3/hr)Volumeflowvaporto/(m3/hr)MolecularwtliquidfromMolecularwtvaportoDensityliquidfrom/(kg/m3)42.091886880.77537.016831.0165855.1939Densityvaporto/(kg/m3)Viscosityliquidfrom/cPViscosityvaporto/cPSurfacetensionliquidfrom(mN/m)Foamingindex3.7918820.2562250.00943317.04918-4.68678エ藝尺寸概算2.63.I塔徑計算式中:氣體體積流量《=吧上=1.911mハ核心問題:計算空塔氣速U,主要有三種方法.泛點氣速法采用Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式,可以計算填料的泛點氣速喑③（細(xì)nー磽。,嘴ビ液相質(zhì)量流量也=18055.21kg/hr氣相質(zhì)量流量伍=21969.15kg/hr氣相密度W=3.791882kg/m3氣體體積流量匕=6880.775m3//i液相密度比=859,6004kg/m3液相黏度ル厶=0.009732cP空隙率￡=0.989填料因子巾=3.2808小一】比表面積a=250m2/m3重力加速度g=9.81m/s2對于規(guī)整填料:—=0.5~0.85uF對金屬孔板波紋填料,常數(shù)A=0.291,K=1.75?得泛點氣速uF=2.6125m/s泛點率的選擇主要考慮一下兩方面的因素,ー是物性的發(fā)泡情況,對于易起泡沫的物系,泛點率應(yīng)取低限值,而無泡沫的物系,可以取較高的泛點率;ニ是填料塔的操作壓カ,對于加壓操作的塔,應(yīng)取較高的泛點率,對于減壓操作的塔,應(yīng)取較低的泛點率。考慮到醋酸組分可近似看做無泡沫物系,且為常壓操作,取泛點率u—=0.8uF故空塔氣速"=1.1079m/sD=--=1.482m1500mm（圖整）Jmi塔橫截面積nD2 .S=——=1766m2.氣相動能因子（F因子）法f=iypv適用條件:壓カ小于0.2MPa。ド在エ業(yè)設(shè)計中推薦為1.8~2.1,取F=2.0,故u=0.9735D=—=1.58148m2!600mm（圓整）J7TU.氣相負(fù)荷因子（Cs因子）法PvCs=u =0.065JpL-pvu=1.0241源D=—=1.5419m七!550mm（圓整）いt263.2填料裝填計算.填料層高度采用等板高度法,取HETP=0.5m;理論板數(shù)N7=30。則填料層高度Z=HETP"（あ-2）=14.0m填料堆積設(shè)計高度:Z'=1.5Z=21m填料裝填體積D2 1.52 ,V=Z'S=Z?it—=21*3.14*——=37.1m3填料裝填質(zhì)量M=pV=20〇?37.1=7420kg液體噴淋密度是指單位塔截面積上,單位時間內(nèi)噴淋的液體體積,單位是m3/（m2-h）o填料塔中汽液兩相的相間傳質(zhì)主要是在填料表面流動的液膜上進(jìn)行的。要形成液膜,填料表面必須被液體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度以及填料材質(zhì)的表面潤濕性能。U=y=17.815m3/（m2-h）查詢《エ業(yè)塔新型規(guī)整填料應(yīng)用手冊》（劉乃鴻主編），在O?60m3/（m2?h）的范圍之內(nèi)，設(shè)計是合理的?？梢员ＷC填料的充分潤濕，和一定的操作余量。實際操作時,采用的液體噴淋密度應(yīng)大于最小噴淋密度。若噴淋密度過小,可用增大回流比或采用液體再循環(huán)的方法加大液體流量,以保證填料表面的充分潤濕;也可采用減小塔徑予以補償;可采用表面處理方法,改善其表面的潤濕性能。塔板壓降查詢《現(xiàn)代塔器技術(shù)》,可得干填料壓降:P/Z=802QgJPg）'=1209.3Pa/m濕填料壓降:し…3XU /—1.72+3.8X1O-3XIZP/Z=948X104.46X103UQgJpg） =3057Pa/m工作狀態(tài)下,填料層總壓降:P=3057x21Pa=64.197kPaェ業(yè)上推薦的250X孔板波紋填料的壓降范圍在0.25kPa/m?0.32MPa/m之間,計算結(jié)果符合這ー要求。持液量填料層的持液量是指在一定操作條件下,在單位體積填料層內(nèi)所積存的液體體積，以（m3液體/m3填料,%）表示,持液量可分為靜持液量、動持液量和總持液量,總持液量是指在一定操作條件下存留于填料層中的液體的總量,即總持液量為動靜持液量之和。關(guān)于持液量的計算既可由實驗測定,也有相關(guān)的經(jīng)驗公式,通常金屬板波紋（如本設(shè)計使用的Mell叩ak250X?材質(zhì)304不銹鋼）的操作符合低于75%極限負(fù)荷時，其持液量為3?5%。通常持液量的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式主要關(guān)聯(lián)了雷諾數(shù)Re,弗勞德數(shù)Fr和填料的特性尺寸等。如持液量計算公式和Billet-Schultes關(guān)聯(lián)式。塔厚的計算1.筒體壁厚設(shè)計壓カ為0.132MPa,設(shè)計溫度為85℃,內(nèi)徑為1500mm,筒體材料選用Q345R,根據(jù)

&PcDj~2［ぴ］ゆ-pc取焊接接頭系數(shù)為①=0.85,查得［ぴ］t=189MPa則計算厚度為:=0.62mm0.132=0.62mm2X189X0.85-0.132又設(shè)計厚度:3d=3d=PcDt2［ぴ］十ー口?！?C2為腐蝕裕量取2mm,則設(shè)計厚度6d為2.62mm,取鋼板負(fù)偏差為0.3mm,故名義厚度6n=5d+0.3=2.92mm,圓整得％=3mm。由GB150-2011,綜合考慮風(fēng)壓載荷,應(yīng)カ,穩(wěn)定性等因素，故選擇筒體名義厚度6“=6mm。2,封頭壁厚為橢圓形封頭,材料選用Q345R,壁厚同筒體壁厚,即6rl=6mm。2.6.3.6褶座設(shè)計.選材裙座不直接與塔內(nèi)介質(zhì)接觸,也不承受塔內(nèi)介質(zhì)的壓カ,裙座筒體材料選用Q345R。2?裙座厚度經(jīng)SW6設(shè)計后,裙座殼厚度為9mm。3,地腳螺栓地腳螺栓座位外螺栓做結(jié)構(gòu)型式,地腳螺栓個數(shù)取!4個。螺栓規(guī)格為M30,螺紋小徑為32.1mm,實際取40.0mm,材料為Q235。

.?塔結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計2.7.I塔的尺寸2.7.1.1塔高的設(shè)計.塔頂空間Hd塔頂空間是指最高層塔盤和塔頂?shù)木嚯x,其設(shè)計的目的：有利于氣體中液滴的自由沉降，減少塔頂出口氣體中攜帶的液體量。有時還裝除沫器。取值：遠(yuǎn)高于塔盤間距,有時甚至高出一倍。一般取1.2-1.5m。本設(shè)計?。篐D=1.5m.塔底空間Hb塔底空間是指最下層塔板到塔底之間的距離,其設(shè)計的目的:防止精徳操作的波動對后續(xù)設(shè)備操作的影響,起貯槽作用,以保證液體有足夠的儲存量。對于塔底產(chǎn)量大的塔,其取值方法:塔底儲液空間依儲存液量停留3~5min或更長時間（易結(jié)焦物料可縮短停留時間）,液面與最小ー塊板間距取1.5mo（本次以第44塊板數(shù)據(jù)為依據(jù)計算,取停留時間為5min）。Vt=-160b-=001169m/Siり=2.6125m/s5*6〇5*6〇?匕+1.55*60?0.011692.6125*1.52+1.5=2.0966m經(jīng)圓整后,塔底空間HB=2.1m.開有人孔的塔板間距Ht該塔不需要經(jīng)常清洗，每隔!0塊板設(shè)置ー個人孔,塔頂塔釜各設(shè)置ー個人孔,人孔直徑為800mm,個數(shù)為4個。.填料層高度Hf對于填料塔,每段填料的高度應(yīng)